Природа космических тел Солнечной системы - Тимофеев Дмитрий Николаевич - Страница 21

Разница в изотопных соотношениях (пониженные значения Pb²⁰⁶/Pb²⁰⁴ и Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ и повышенные – Nd¹⁴³/Nd¹⁴⁴) объясняется тем, что новое дистиллированное вещество содержит изотопы не только образованные в процессе зарождения Солнечной системы (при нейтронном взрыве 4.5 миллиарда лет назад), но и продукты ядерных реакций в ядре Земли, образующиеся по иному механизму. Другим следствием такого представления является то, что континенты и их, как принято считать, корни являются едиными массивами пород, имеющих более древнее и менее трансформированное вещество космического пепла, разъединённое при расширении Земли и плавающее в среде вновь образованного вещества океанической мантии из дистиллированных очищенных пород.

Гипотеза (концепция) 39

Кора Земли должна состоять из пород на основе самых легких элементов: Na, K, Ca, Mg. Однако исследования показали более сложный состав коры Земли: O 49.8%, Si 26.9%, Al 7.2%, Fe 3.87%, Ca 3.7%, K 2.1%, Na 2%, Mg 1.7%, C 0.77%, H 0.7%, Cl 0.24%, S 0.14%, N 0.002% остальные 0.251%, [Григорьев,2009], что требовало объяснения. Нахождение в коре Земли неметаллов H, O, N, S, Cl, B, F объясняется просто – они создают в условиях мантии рыхлые неплотные вещества с ковалентными связями, поэтому всплывают. А вот как всплыли довольно плотные Si, Al, Fe? Подсказку нам дает углерод. Он поднимается в виде углеводородов. В верхних слоях это в большой степени гомологи метана – СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, С₄Н₁₀, С₅Н₁₂…, но кремний – аналог углерода, и создает аналогичные соединения. Всем известны кремниевые полимеры, резины, масла, клеи. Создает кремний и аналогичные соединения с водородом. Аналог метана СН₄, газ силан SiH₄, температура кипения -111.8°С. (у метана температура кипения -164°С). Как у метана, у силана есть ряд гомологов Si₂H₆, Si₃H₈, Si₄H₁₀, Si₅H₁₂, Si₆H₁₄…Была выдвинута гипотеза, по которой кремний в глубинах Земли находится в стабильном состоянии в виде силанов [Тимофеев,2015а]. Нахождение элементов в виде тех или иных соединений, в соответствии с законами химической термодинамики, определяется их своеобразным параметром изобарными потенциалами. Чем больше значение изобарного потенциала вещества, тем стабильней это вещество в условиях высокого давления и высокой температуры. Сходные по структуре вещества с близкими изобарными потенциалами должны быть стабильны в аналогичных условиях по температуре и давлению. Сравнительные изобарные потенциалы соединений углерода и кремния (рис. 31).

Рис. 31. Сравнительные изобарные потенциалы соединений углерода и кремния

На рисунке видно, что по значению изобарных потенциалов двуокись углерода сходна с двуокисью кремния, а метан сходен с силаном, что говорит о том, что в условиях стабильного нахождения углерода в виде метана кремний находится в стабильном состоянии силана. Большое положительное значение изобарного потенциала силана однозначно показывает на нахождение кремния в состоянии гидридов в мантии Земли, где температура высокая. На поверхности Земли силаны находиться не могут, поскольку самовозгораются или взрываются в контакте с атмосферой, а также реагируют с водой. В глубинах Земли силаны вполне стабильны и находятся в виде крупных месторождений. Подвижное вещество, находящееся в глубинах Земли, основным составляющим которого являются силаны получило название силановая нефть [Тимофеев, 2015а]. В составе силановой нефти также находятся растворённые соединения железа, алюминия, марганца, углерода и других элементов, встречающихся в коре Земли.

Более подробно про изобарные потенциалы написано в главе 11.

Гипотеза (концепция) 40

Самые лёгкие элементы Na, K, Ca, Mg очень активны и сразу после образования в результате ядерных реакций ещё в космическом облаке пыли и газов вступили в взаимодействие с кислородом и галогенами. В таком виде они попали в состав образовавшейся Земли, а затем всплыли в её верхние слои в виде соединений, например, Na₂O_2, K₂O₂, СаО, СаО₂, MgO, что показано на рисунке 12б. Со временем в глубинах Земли стала образовываться и выходить на поверхность силановая нефть. Взаимодействуя с лёгкими породами, произошло образование существующей структуры поверхности. Кора Земли, океаны и атмосфера образованы в результате реакций взаимодействия поднявшейся силановой нефти с элементами легких пород верхней мантии натрием, калием, кальцием магнием. Под корой Земли ещё сохранились остатки непрореагировавшей с силановой нефтью лёгкой породы, которая может быть там обнаружена. Так в результате извержения вулкана Ньирагонго в Африке на поверхность поднимается лава из расплавленной окиси кальция. Состав коры Земли, где отдельно выделены лёгкие элементы и отдельно элементы состава силановой нефти показан на (рис. 25).

Рис. 25. Состав коры Земли

Выделенный участок диаграммы – это элементы, изначально поднявшиеся к поверхности в архее в результате первичной сепарации (рис. 12б), окиси, перекиси и соли Na, K, Ca, Mg. Основная, большая часть диаграммы – элементы силановой нефти, которая начала подниматься позже, примерно 600 миллионов лет назад, и ее поднятие продолжается в настоящее время. Половина состава силановой нефти приходится на кислород. В состав силановой нефти в количестве около 1% входит нитронефть, из которой при поднятии образуются углеводороды [Тимофеев, 2011в]. Силановая нефть в мантии находится в виде раскаленных газов под большим давлением, а в жидкое состояние ряд компонентов могут перейти только при охлаждении до нормальной температуры. Количество элементов силановой нефти, поднявшихся из мантии в кору Земли, за всю ее историю в килограммах и массовых процентах (таблица 11). (некоторые элементы показаны в виде соединений).

Схема образования силановой нефти (рис. 33).

Рис. 33. Схема образования силановой нефти и трансформации ее в минералы коры Земли

Изгнанные в результате перестановки из ядра Земли элементы: кислород, водород, азот, хлор, сера, фтор, поднимаются к коре, экстрагируя из мантии ряд других элементов. Легче всего в подвижную фазу переходят кремний, алюминий, железо, углерод, создавая жидкие соединения, например, силан SiH₄ (газ Ткип. – 112°С), дисилан Si₂H₆ (газ Т кип. -15°С), пентакарбонил железа Fe (CO) ₅ (жидкость плотностью 1.46 г/см³ Тпл. -20°С), триметил алюминия Al (CH₃) ₃ (жидкость плотностью 0.752 г/см³, Тпл. 15°С). Ряд элементов Мo, Zn, Cr, Pb, Th, U, Ag, Au, Pt, Os, Re… растворяются в подвижной фазе хуже, и концентрация их в коре меньше. Совокупность этих соединений, названая силановой нефтью [Тимофеев,2015а], собирается в верхней мантии и наблюдается как линзы астеносферы.